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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Realization of Sustainable Green Society Through 99.9% Class Efficiency Electric Power Conversion

Research Project

Project/Area Number 17H06147
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

河村 篤男  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 名誉教授 (80186139)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 辻 隆男  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00432873)
小原 秀嶺  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 非常勤教員 (50772787)
藤本 康孝  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313475)
下野 誠通  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90513292)
Project Period (FY) 2017-05-31 – 2022-03-31
Keywordsパワーエレクトロニクス / 電力変換効率 / 電気機器 / 部分電力変換 / マイクログリッド
Outline of Annual Research Achievements

2019年度の要約は、以下。変換効率99.9%級の単相インバータの試作3号機を製作し、測定精度0.04%の新測定法を提案し、変換効率99.71%を観測した。次に、高効率三相インバータ試作2号機を製作して、変換効率99.67%を実測した。さらに、HEECSインバータの逆潮流の解析を行い、シミュレーションでは1/4 周期以内で潮流反転を確認した。
研究計画Aでは、プリント基板の配線の厚さを変更して3号機を製作した。前年度で達成した99.6%級の効率測定の精度を高めるために、損失分解法(全損失を個別の要素毎に計測する)という新測定法を提案した。スイッチング損失は、実際の動作条件でDC-DC動作で求め、次にDC-ACに変換し、DC-ACでしか生じない損失を追加して、精度0.04%で損失を測定した。その結果、2.2kWの出力時に効率99.71%を実測した。(ジャーナル論文に投稿中)
研究計画Bに関しては、サブテーマ【B-3】に従い、変換効率99.9%級の3相インバータの試作2号機を製作した。ただし、回路トポロジーは、単相HEECSインバータを3台並べ、LCフィルを介しての電圧差で3相交流を実現した。効率を測定した結果、2.2kW出力時に効率99.57%が実測された。また、上記計画AとBに関しては、ノルウェーSINTEFのジュゼッペ博士と東大柏キャンパスにて議論して(2020年3月上旬)、今後の方針を検討した。
研究計画Cにおいては、サブテーマ【C-2】に従い、定常状態での逆潮流は実験で確認した。次に1/ 4周期以内での潮流反転が実現できることをシミュレーションで確認した。研究計画Dにおいては、サブテーマ【D-1】に従い、数kWで効率99.9%級のインバータを複数配置したマイクログリッド実証実験の設計を行い、清華大学の楊先生と2019年9月に中国で打ちあわせを行い、検討を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上述の2019年度の研究実績に述べたように、研究計画に沿って研究が進行しているため。具体的には、研究計画A、B、C、Dの4つの計画を実施してきた。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画通りに順調に進行しているため、残り2年間も予定通りに、研究を遂行する。ただし、2020年度交付申請書に記入したように、追加実証実験項目として、現状の99.71%の電力変換効率よりももっと高い効率を、さらに、昨年度までに確立した手法よりもさらに精度を上げる手法を提案し、実証することに挑戦する。

  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] SINTEFエネルギー研究所(ノルウェー)

    • Country Name
      NORWAY
    • Counterpart Institution
      SINTEFエネルギー研究所
  • [Int'l Joint Research] 清華大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      清華大学
  • [Journal Article] Voltage Control of Intermittent Pulse Density Modulation for Two Battery-operated HEECS Choppers and its Application for Range Extension of Electric Vehicles2019

    • Author(s)
      Tamura Ayataro、Ishibashi Takayuki、Umihara Takuro、Tsuruta Yukinori、Obara Hidemine、Kawamura Atsuo
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 8 Pages: 787~794

    • DOI

      doi.org/10.1541/ieejjia.8.787

  • [Journal Article] Realization and Highly Precise Measurement of 50kW HEECS Chopper with 99.5% Efficiency2019

    • Author(s)
      Tsuruta Yukinori、Kawamura Atsuo
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 8 Pages: 843~848

    • DOI

      doi.org/10.1541/ieejjia.8.843

  • [Presentation] 2電源HEECSインバータでの変換効率99.7%の実測2020

    • Author(s)
      中﨑智志、那須祥樹、伊藤正悟、永井栄寿、小原秀嶺、河村篤男
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] HEECSインバータによる三相モータ駆動のための基礎検討2020

    • Author(s)
      那須祥生、中崎智志、小原秀嶺、河村篤男
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] “High/Low電圧パルス出力のための二相インターリーブ降圧コンバータにおけるむだ時間補償型の半周期毎電流デッドビート制御2020

    • Author(s)
      小袖義貴、小原秀嶺、河村篤男、細山田 悠、末永豊昭、譲原逸男
    • Organizer
      電気学会全国大会
  • [Presentation] Discussion on Loss Breakdown of 99.6% Efficiency Two Battery HEECS Inverter2019

    • Author(s)
      Satoshi Nakazaki, Ito Shogo, Hidemine Obara, Atsuo Kawamura
    • Organizer
      IEEE 21th European Conference on Power Electronics and Application,EPE'19 ECCE Europe(国際会議)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental Realization of High Performance Transient Response for Two-Phase Interleaved DC-DC Buck Converter using Half Sampling Time Deadbeat Control2019

    • Author(s)
      Yoshiki Kosode, Hidemine Obara, Atsuo Kawamura, Yu Hosoyamada, Itsuo Yuzurihara
    • Organizer
      IEEE 45th Annual Conference of the Industrial Electronics Society(IECON)(国際会議)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proposal of SOC Unbalancing Solution Combined with Flux-weakening Control for Two-battery HEECS Chopper-based EV Powertrain2019

    • Author(s)
      Takayuki Ishibashi,Hidemime Obara, Atsuo Kawamura
    • Organizer
      IEEE IFEEC(国際会議)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Challenge to 99.9 % efficiency electric power conversion and the applications2019

    • Author(s)
      Atsuo Kawamura
    • Organizer
      IEEE ICRERA2019(International Conference on Renewable Energy Research and Applications), Keynote Speach
    • Invited
  • [Presentation] 直列チョッパ方式による自動車の走行距離延伸と変換効率99.9%の電力変換機器実現への挑戦のインパクト2019

    • Author(s)
      河村篤男
    • Organizer
      第9回スマートビークル研究センターシンポジウム(豊田工大)で招待講演
    • Invited
  • [Presentation] 電力変換効率99.9%への挑戦とその研究の変遷2019

    • Author(s)
      河村篤男
    • Organizer
      永守賞授賞式で招待講演
    • Invited
  • [Presentation] Challenge to 99.9 % electric power conversion efficiency2019

    • Author(s)
      Atsuo Kawamura
    • Organizer
      IEEJ SAMCON 2019(International Workshop on Sensing, Actuating, Motion Control, and Optimization), Keynote Speaker
    • Invited
  • [Presentation] 超高効率なDC-DCおよびDC-AC電力変換器に関する調査2019

    • Author(s)
      河村篤男
    • Organizer
      電気学会電力変換・モータドライブ研究会で招待講演
    • Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

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